WASHINGTON - Sejak mulai beroperasi tahun lalu, Teleskop Luar Angkasa James Webb telah memberikan gambaran sekilas yang menakjubkan tentang sejarah awal alam semesta kita, dengan menemukan kumpulan galaksi yang berasal dari zaman misterius yang disebut fajar kosmik.

Namun keberadaan galaksi yang tampak masif dan matang pada masa awal alam semesta ternyata tidak sesuai harapan – terlalu besar dan terlalu cepat. Hal ini membuat para ilmuwan kesulitan mendapatkan penjelasan sambil mempertanyakan prinsip dasar kosmologi, ilmu tentang asal usul dan perkembangan alam semesta. Sebuah studi baru mungkin bisa memecahkan misteri ini tanpa merobek buku teksnya.

Para peneliti menggunakan simulasi komputer canggih untuk memodelkan bagaimana galaksi paling awal berevolusi. Hal ini menunjukkan bahwa pembentukan bintang terjadi secara berbeda di galaksi-galaksi ini dalam beberapa ratus juta tahun pertama setelah peristiwa Big Bang 13,8 miliar tahun lalu yang mengawali alam semesta dibandingkan dengan yang terjadi di galaksi-galaksi besar seperti Bima Sakti yang menghuni kosmos saat ini.

Mereka menemukan, pembentukan bintang di galaksi-galaksi awal terjadi dalam ledakan besar, bukan dalam kecepatan tetap. Hal ini penting karena para ilmuwan biasanya menggunakan kecerahan galaksi untuk mengukur seberapa besar galaksi tersebut – massa kolektif jutaan atau miliaran bintang di dalamnya.

Jadi, menurut penelitian ini, galaksi-galaksi ini mungkin berukuran relatif kecil, seperti yang diharapkan, namun mungkin bersinar sama terangnya dengan galaksi-galaksi yang benar-benar masif – memberikan kesan yang menipu tentang massanya yang besar – karena semburan cemerlang dari pembentukan bintang.

Para astronom dapat dengan aman mengukur seberapa terang galaksi-galaksi awal tersebut karena foton (partikel cahaya) dapat dideteksi dan dihitung secara langsung, sedangkan jauh lebih sulit untuk mengetahui apakah galaksi-galaksi tersebut benar-benar besar atau masif. Mereka tampak besar karena diamati. menjadi terang,” kata Guochao Sun, peneliti pascadoktoral di bidang astronomi di Northwestern University di Illinois dan penulis utama penelitian yang diterbitkan minggu ini di Astrophysical Journal Letters.

Webb, yang diluncurkan pada tahun 2021 dan mulai beroperasi pada tahun 2022, mendeteksi galaksi sangat terang sekitar 10 kali lebih banyak dari fajar kosmik dibandingkan yang diperkirakan berdasarkan sebagian besar model teoretis.

“Menurut model standar kosmologi, seharusnya tidak terdapat banyak galaksi yang sangat masif selama fajar kosmik karena galaksi membutuhkan waktu untuk tumbuh setelah Big Bang. Segera setelah Big Bang, alam semesta dipenuhi dengan energi yang sangat panas dan hampir seragam. plasma – bola api – dan tidak ada bintang atau galaksi,” kata astrofisikawan Universitas Northwestern dan penulis senior studi, Claude-André Faucher-Giguère.

“Dalam makalah baru kami, kami menunjukkan secara kuantitatif menggunakan simulasi bahwa ledakan pembentukan bintang menghasilkan kilatan cahaya yang dapat menjelaskan galaksi sangat terang yang diamati oleh Webb. Dan alasan mengapa hal ini begitu signifikan adalah karena kami menjelaskan galaksi sangat terang ini tanpa harus untuk mendobrak model kosmologis standar,” tambah Faucher-Giguère.

Simulasi dalam penelitian ini dilakukan sebagai bagian dari proyek penelitian Feedback of Relativistic Environments (FIRE).

Temuan ini berpusat pada fenomena yang disebut “pembentukan bintang yang meledak”.

Berbeda dengan pembentukan bintang yang lajunya hampir konstan, aktivitas pembentukan bintang di galaksi-galaksi awal tersebut terjadi terus-menerus, terus-menerus, dengan sejumlah fluktuasi besar dari waktu ke waktu. Hal ini, pada gilirannya, mendorong variasi besar dalam pembentukan bintang-bintang tersebut. kecerahannya karena cahaya yang dilihat oleh teleskop seperti JWST dipancarkan oleh bintang-bintang muda yang terbentuk di galaksi tersebut,” kata Sun.

Para peneliti mempunyai gambaran mengapa fenomena ini terjadi di galaksi yang lebih kecil. Dalam hal ini, sekumpulan bintang yang sangat besar dapat terbentuk secara tiba-tiba, kemudian meledak sebagai supernova hanya dalam beberapa juta tahun karena ukurannya yang besar. Mereka meledakkan gas ke luar angkasa yang menjadi bahan ledakan pembentukan bintang lainnya. Namun efek gravitasi yang lebih kuat di galaksi yang lebih besar mencegah ledakan tersebut, sehingga mendukung pembentukan bintang yang stabil.

Sun mengharapkan Webb untuk terus menantang pemahaman kita tentang alam semesta dan memberikan wawasan segar, terlepas dari apakah pemahaman tersebut memenuhi harapan ilmiah.

“Inilah tepatnya bagaimana ilmu pengetahuan dilakukan dan dikembangkan,” kata Sun.